3° Simpósio de Atualização Rodoviária do DEINFRA-SC Desempenho da Reciclagem com Adição de...

3° Simpósio de Atualização Rodoviária do DEINFRA-SC

Desempenho da Reciclagem com Adição de Cimento da Rodovia SC 303,

Trecho BR 282 – Capinzal

Glicério Trichês UFSCAntônio Santos ENGEVIX

rodoviasverdes.ufsc.br

http://www.deinfra.sc.gov.br/

• A reciclagem da base e revestimento com a adição de cimento não é uma solução nova;

• Após a segunda Guerra Mundial no Reino Unido e Alemanha - Recuperar as estradas secundárias;

• Nas décadas seguintes - baixo custo do petróleo e o deslocamento da produção do cimento para a construção civil, fizeram com que esta técnica permanecesse adormecida;

• Final da década de 1970 - limitações orçamentárias, aumento do custo do petróleo associados às restrições impostas pela legislação ambiental para construção rodoviária estimularam o desenvolvimento e a aplicação de novas tecnologias envolvendo a reciclagem de pavimentos;

• Anos 80 - opção da reciclagem para reabilitação dos pavimentos ressurgiu e obteve um sucesso notável, principalmente devido aos seguintes fatores: - Um melhor conhecimento das características mecânicas dos materiais tratados com cimento e do desempenho dos pavimentos semi-rígidos; - A utilização de novos equipamentos mais potentes, tendo um melhor rendimento e maior profundidade de trabalho; - Uma tomada de consciência decorrente das vantagens ambientais e a dificuldade para dispor de novas fontes junto aos grandes centros urbanos.

RECICLAGEM DE PAVIMENTOS

• No Brasil, destaque no início da década de 1990 e impulsionada a partir dos programas de concessão de rodovias. Chegada e produção de equipamentos.

• Há uma escassez de pesquisas e dados publicados no Brasil sobre o comportamento mecânico de materiais resultantes da reciclagem de pavimentos com adição de cimento bem como do seu desempenho em campo. Destacam-se os apresentados por OLIVEIRA et al (2002), SILVA et. al, (2003), SILVA E MIRANDA (1998), MIRANDA E SILVA (2000) e SACHET (2007);

• Na mistura reciclada com a incorporação do revestimento à camada de base, tem-se agregados virgens e agregados parcialmente ou totalmente envolvidos com ligante asfáltico. As ligações que se estabelecem entre o cimento e o agregado virgem e entre o cimento ou argamassa e o agregado envolto com o ligante levam a formação de um material capaz de suportar maiores deformações se comparado com um material cimentado. Para este material, não se tem no País modelos que representam o seu comportamento à fadiga.

• Em muitos Projetos Finais de Engenharia os consultores têm se utilizado dos trabalhos de BALBO (1993) e TRICHÊS (1993). Caracterização e o comportamento mecânico em laboratório de materiais cimentados (com cerca de 60 a 120 quilos de cimento por metro cúbico), apresentam modelos de fadiga que, numa primeira aproximação, poderiam ser utilizados na análise tensão e deformação nestas estruturas.

RECICALGEM DE PAVIMENTOS

• Período de execução: de 2006 e 2007. - De fevereiro a outubro de 2006, foi reciclado o sub-trecho da BR 282 (Joaçaba) até Lacerdópolis, numa extensão de 15 km - De abril de 2007 até outubro do mesmo ano foi reciclado o sub-trecho Lacerdópolis - Capinzal. - A obra foi inaugurada em 20 de novembro de 2007.

• Condições do trecho: comprometimento estrutural total do revestimento e camada de base e acostamento com desnivelamento e processos erosivos intensos.

• A reciclagem contemplou: - adição de 15% de agregado virgem para composição da granulometria; - adição de 3% em peso de cimento; - trituração do revestimento (8,0cm) junto com parte da camada de base (12,0cm); - execução de uma camada de tratamento superficial para liberação do tráfego (atuação do tráfego por cerca de 30 dias); - execução de camada de revestimento em asfalto-borracha com 4,0cm de espessura.

INFORMAÇÕES SOBRE A OBRA

CONDIÇÕES SUPERFICIAIS DA RODOVIA (>80% FC2+FC3)

CONDIÇÕES SUPERFICIAIS DA RODOVIA

CONDIÇÃO ESTRUTURAL

- Medidas de deflexão 80 a 120 x10-2 mm

- Sondagens - Retroanálise- Camadas de base e sub-base, com valores modulares entre 200 a 700 kgf/cm2 - Camada final de terraplenagem com valores modulares entre 1100 a 2200 kgf/cm2

PROJETO

- Reciclagem: trituração do revestimento com parte da espessura da camada de base - Camada reciclada pronta com 20,0cm- Adição de 15% de agregado virgem- Resistência à compressão simples de 2,8 MPa- Adição de 3% de cimento- Execução de camada de revestimento de 4,0cm de asfalto-borracha

CORREÇÃO GRANULOMÉTRICADEFINIÇÃO DO TEOR DE CIMENTO

Correção da Granulometria

A granulometria resultante da trituração do revestimento e camada de base exigiu uma adição de 15% de agregado virgem, composto de 12% de pó de pedra (3/16”a 0) e 3% de brita 1” (25mm), para que a granulometria se encaixasse na faixa II do DEINFRA/SC (faixas granulométricas para base – DEINFRA/SC).

A granulometria média da mistura apresentava 85% de material passante na peneira 3/4”, 68% passante na 3/8”, 32% passante na peneira10 e 9% de material passante na peneira 200.

Teor de cimentoForam moldados corpos de prova com energia do Proctor modificado com diferentes teores de cimento.

- resistência à compressão definida em projeto (2,8MPa) - teor de cimento definido em campo = 3%

CORREÇÃO GRANULOMÉTRICADEFINIÇÃO DO TEOR DE CIMENTO

PROCESSO CONSTRUTIVO

Deflexões (D0) para as Diferentes Situações do Pavimento no Trecho entre as Estacas 1182 e 1260

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

1182 1185 1192 1195 1200 1203 1208 1211 1216 1219 1224 1227 1232 1235 1240 1243 1248 1251 1256 1259 1260

Estacas

Defl

exõ

es (

0,0

1 m

m)

Antes da Reciclagem Após Reciclagem da Base - 3 Dias

Após Reciclagem da Base - 7 Dias Após Reciclagem da Base - 28 Dias

Após Reciclagem com Revestimento - 7 Dias Após Reciclagem com Revestimento - 28 Dias

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO

DEFINIÇÃO DO SEGMENTO DE REFERÊNCIA Agosto de 2007

Teor de cimento

(%)

Idade(dias)

Resistência à Compressão

(MPa)

Resistência à Tração na Flexão

(MPa)

Resistênciaà Tração Indireta

(MPa)

3.03 0,97 0,24 0,217 1,63 0,34 0,34

28 2,49 0,50 0,52

3.53 - - -7 2,06 0,36 0,37

28 3,31 0,63 0,65

4.03 - - -7 2,85 0,48 0,45

28 4,30 0,70 0,71

4.53 - - -7 3,33 0,52 -

28 4,84 0,82 -


Condição de medição Deflexões (x10-2mm)

D0 D25 D50 D75 D100 D150 D200

Antes da reciclagem 95,82 63,74 31,18 11,81 5,62 3,50 1,70Após a reciclagem, com 3 dias de cura 52,14 36,24 21,76 12,38 6,52 4,05 1,86

Após a reciclagem, com 7 dias de cura 50,48 35,67 22,19 12,52 6,38 3,86 1,71

Após a reciclagem, com 28 dias de cura

48,47 35,52 23,33 13,54 6,67 3,62 1,52

Após a reciclagem, com revestimento (35 dias de cura)

42,38 32,33 21,05 12,14 6,48 4,38 1,71

Após a reciclagem, com revestimento (60 dias de cura)

40,86 31,81 21,19 12,62 7,00 4,00 1,67

Antes da reciclagem Após a reciclagem com revestimento (35 dias)

Camada Média Desvio Padrão Camada Média Desvio Padrão

Revestimento 1.877,4 479,4 Revestimento 4.500,0* -Base 50,1 17,6 Base 732,0 185.0

Base remanescente

74,0 18,3

Sub-base 21,5 7,7 Sub-base 32,5 15,7Subleito 184,1 39,8 Subleito 184,1 39,8



Estimativa de Vida Útil da Rodovia

A estrutura final do pavimento reciclado

- Revestimento: espessura de 4,0 cm, módulo resiliente de 4.500,0 MPa e coeficiente de Poisson igual a 0,27. Este valor de módulo foi definido a partir de ensaios de laboratório (LabAsfalto)- Camada de base reciclada: com espessura de 21,0 cm (considerou-se o tratamento superficial incorporado à espessura da camada reciclada), módulo resiliente médio de 732,0 MPa e coeficiente de Poisson igual a 0,2; - Camada de base remanescente: espessura de 8,0 cm, módulo resiliente médio de 74,0 MPa e coeficiente de Poisson igual a 0,35;- Camada de sub-base: com espessura de 20 cm, módulo resiliente médio de 32,5 MPa e coeficiente de Poisson igual a 0,35; e- Camada final de terraplenagem: módulo resiliente médio de 184,0 MPa e coeficiente de Poisson igual a 0,45.


Estimativa de Vida Útil da Rodovia

Modelo de fadiga: Trichês (1993), para CCR

N = 10(14,911 – 15,074 SR)

onde N - Número de ciclos de carregamento para a ruptura; e SR - Tensão de tração na face inferior da camada.

- Tensão de tração obtida na face inferior da camada reciclada é de 0,26 MPa e a deflexão máxima da estrutura é 41 x10-2mm.

- Resistência à tração na flexão aos 28 dias da camada reciclada é de 0,5 MPa Relação SR será igual a 0,52.

- Vida útil estimada para o pavimento reciclado 1,1x107 solicitações

- O tráfego previsto 9,54x106 (USACE). É de se esperar que a intervenção executada para a restauração da rodovia irá suportar o tráfego previsto no período de projeto, com uma certa folga.


AGOSTO 2010

Tipo de Patologia Número de seções Total de seções

Porcentagem(%)LE LD

Seções sem defeitos 49 54 103 88,8

TrincasFC1 Transversal - 1 1 0,9

FC1 Longitudinal 5 1 6 5,1

FC2 2 1 3 2,6

FC3 - - - 0,0

Segregação 2 1 3 2,6

Remendos e tapa buracos - - - -

Afundamento0 56 55 111 95,7

2 a 6mm 2 2 4 3,4

6 a 12mm - 1 1 0,9

>12 mm - - - -

Resultados do levantamento das condições superficiais – Segmento referência


AGOSTO 2010

A análise dos resultados permite tecer os seguintes comentários sobre o desempenho da rodovia após 3 anos de abertura ao tráfego:- Em apenas cerca de 4% das seções inventariadas verificou-se a formação de trilha de roda, sendo que em mais de 3 % delas o valor está abaixo de 6 mm; e- Cerca de 11,2% da seções inventariadas apresentam algum tipo de patologia, o que é um valor considerável para 3 anos de atuação do tráfego. Entretanto, 2,6% destas patologias referem-se à segregação da mistura asfáltica e não estaria relacionado com o processo de reciclagem da estrutura. Também, 5,1 % das seções apresentam trincamento longitudinal, o qual está associado à instabilidade do corpo de aterro (talude de aterro). Caso fossem desconsideradas estas duas causas de geração de patologias, poderia então se estimar que apenas 3,5% das seções apresentam patologias associadas ao desempenho da reciclagem.

Vale ressaltar que nos dias em que foram realizados os levantamentos passaram mais de 20 caminhões (alguns bi-trens) transportando insumos para os aviários da região e também madeira em toras (pinus e eucalipto), com nítido excesso de carga

A análise dos resultados apresentados

Segregação da mistura

Instabilidade do aterro

Tipo de Patologia Número de seções Total de seções

Porcentagem(%)LE LD

Seções sem defeitos 52 63 115 84,0

TrincasFC1 Transversal - 2 2 1,4FC1 Longitudinal 2 (*) 2 4 2,9FC2 1 4 5 3,6FC3 - - - 0,0

Segregação 4 4 8 5,9Remendos e tapa buracos 1 2 3 2,2

Afundamento0 56 68 124 90,52 a 6mm 3 4 7 5,16 a 12mm 1 2 3 2,2>12 mm - 3 3 2,2

Resultados do levantamento das condições superficiais – Restante da rodovia


A análise dos resultados sobre o desempenho da rodovia após 3 e 4 anos de abertura ao tráfego:- Das seções cadastradas, 84% delas não apresentam qualquer tipo de patologia;- Foram cadastradas 5,9% de segregação da mistura asfáltica. Este é um defeito que está associado a problemas de dosagem da mistura asfáltica e que, portanto, não tem relação com o desempenho da reciclagem do pavimento;- As trincas tipo FC1 transversais observadas estão associadas à retração da camada de base e se manifestaram durante a construção. Elas foram observadas no acostamento (revestimento em CAUQ convencional) e ainda não se propagaram na camada de revestimento na faixa de rolamento. É provável que a mistura com asfalto-borracha possa estar contribuindo para este retardamento da propagação das trincas; e - Há um certo predomínio das patologias cadastradas na faixa de tráfego do lado direito da rodovia (sentido BR282 - Capinzal) indicando um provável tráfego mais pesado nesta direção.

A análise dos resultados apresentados

Região dos alargamentos de plataforma

Acesso à comunidade de Santo Antônio do Caraguatá (km 3+700 ao km 3+900). Neste segmento houve alargamento da plataforma de terraplenagem para implantação da referida interseção. Este alargamento foi pavimentado com uma camada de macadame seco (15,0cm), base de brita graduada (10,0cm) e camada de rolamento de CAUQ (4,0cm)

Somente a pista de rolamento existente foi reciclada, na largura de 7,0 metros

Trincas transversais de retração

Revestimento direto sobre trincas (Thives, 2009)

Vida relativa IBCbB CBCbP BBB

Ensaios laboratoriais de propagação de fendas 8,0 11,6 1,0

THIVES, 2009

ENSAIO DE PROPAGAÇÃO DE TRINCAS

Colocação de Geossintético (km 19+800 e 20+000)

Retardar a propagação da trincas

Região de reciclagem sem adição de cimento

Entre o km 17+650 e 17+850

km 27+600 ao km 27+700, lado direito. Trilha de roda vai aumentando até chegar na lombada e depois começa a diminuir.

Segmento urbano com lombadas

km 27+800 ao km 27+900


km 28+100 ao km 28+200


Comentários Finais

A reciclagem do pavimento com cimento contemplando a incorporação do revestimento na camada de base propiciou uma redução significativa na deflexão do pavimento existente já no terceiro dia de cura da camada reciclada, além de homogeneizando a sua capacidade estrutural. Desta forma, a medida da deflexão logo nos primeiros dias de cura da camada reciclada, deve ser vista como uma medida quantitativa da qualidade do serviço que está sendo executado. Esta avaliação poderia se tornar um procedimento padrão para o controle de qualidade dos serviços de reciclagem análogos ao executado na rodovia SC 303.

Segundo os resultados obtidos em campo e com as análises efetuadas e modelos adotados, é de se esperar que a intervenção executada para a restauração da rodovia irá suportar o tráfego previsto no período de projeto.

Cerca de 14% das seções inventariadas apresentam algum tipo de patologia. 3,5% seriam trincamentos FC2. É um valor relativamente elevado se considerarmos que se tem apenas 3 a 4 anos de abertura ao tráfego.

De acordo com o DEINFRA/SC, a economia obtida foi de 2.5% em relação ao projeto original, o qual previa uma solução convencional para a restauração da rodovia.

Esta rodovia está sendo objeto de uma pesquisa cujo objetivo será avaliar o desempenho a longo prazo da solução adotada para que se possa estabelecer critérios de projeto e controle tecnológico de execução deste tipo de intervenção para recuperação da capacidade estrutural de rodovias.

Recomendações (manutenção)

Recomenda-se a conservação urgente destes pontos com segregação como forma de evitar que ela evolua para um buraco (panela).

Selagem de todas as trincas longitudinais decorrentes da instabilidade do corpo de aterro para evitar a entrada de água na estrutura do pavimento.

Execução de remendo profundo entre o km17+650 e 18+900.

Roçada e limpeza das sarjetas de concreto, que em vários segmentos encontram-se assoriadas, impedindo o escoamento da água que escoa sobre o acostamento e pista de rolamento.

Adotar redutores de velocidade tipo lombada eletrônica nas rodovias estaduais como forma de melhorar o desempenho do pavimento na região de influência destes dispositivos de segurança

Recomendações (desempenho) para 2011

Levantamento deflectométrico

Levantamento da irregularidade

Levantamento das condições superficiais

Contagem de tráfego com pesagem

AGRADECIMENTOS

DEINFRA SCENGEVIX

Glicério Trichês UFSCAntônio Santos ENGEVIX

rodoviasverdes.ufsc.br

OBRIGADO

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